JP6404854B2 - セラミック焼結体、セラミックヒータおよびグロープラグ - Google Patents
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Description
本発明の一形態によれば、窒化珪素の結晶からなる主相と、前記主相同士の間に存在する粒界相と、を備えるセラミック焼結体が提供される。このセラミック焼結体において、前記粒界相は、RE 4 SiAlO 8 Nの結晶(但し、REは、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)から選ばれる)を含み;X線回折チャートにおいて、前記RE 4 SiAlO 8 Nの結晶における(201)面のピーク強度をXとし、前記窒化珪素の結晶における(101)面のピーク強度をYとしたとき、X/Yが0.04以上0.4以下である;ことを特徴とする。
A1.装置構成:
図1は、本発明の一実施形態としてのセラミック焼結体を適用したセラミックヒータを備えるグロープラグの構成を示す断面図である。図1は、グロープラグ100の軸線C1を含むグロープラグ100の断面を示している。なお、後述するセラミックヒータ4(以下、単に「ヒータ4」と呼ぶ)の断面は、図1では模式的に表わされている。グロープラグ100は、ディーゼルエンジンの始動補助のために用いられ、例えば、1200℃以上の非常に高い温度環境下で用いられる。グロープラグ100は、棒状の外観形状を有し、主体金具2と、中軸3と、絶縁部材5と、ピン端子8と、外筒7と、ヒータ4と、電極リング18とを備えている。なお、図1では、グロープラグ100の軸線C1と平行にX軸が設定され、X軸と垂直にY軸およびZ軸が設定されている。以降では、グロープラグ100において軸線C1に沿ってヒータ4が設けられている側を、「先端側」と呼び、軸線C1に沿って中軸3が配置されている側を、「後端側」と呼ぶ。
0.04≦X/Y≦0.4 ・・・(1)
図3は、グロープラグ100の製造手順を示す工程表である。まず、導電部22の成形材料が作製され(工程P105)、基体21の成形材料が作製される(工程P110)。なお、これら2つの工程P105,P110は、この順序とは逆の順序で実行されてもよい。また、これら2つの工程P105,P110は、同時に実行されてもよい。
上述の実施形態に従い、7種類のヒータ(試料1〜7)を作製した。また、比較例として3種類のヒータ(試料8〜10)を作製した。そして、これら合計10種類の試料1〜10を対象として、強度試験を実行した。なお、強度試験用の試料1〜10のいずれも、導電部22は省略して、導電部22に相当する箇所は基体21と同じ組成で埋められた状態のヒータとして作製された。また、各試料1〜10を対象として、比較的低い温度(1000℃)での耐酸化性(低温耐酸化性)についても評価した。この低温耐酸化性の評価は、各試料1〜10と同じ組成のヒータであって、導電部22を省略しないヒータ(すなわち、実施形態のヒータ4)を作製し、かかるヒータを対象に低温耐酸化性試験を行い、その結果に基づき評価した。下記表1は、各試料1〜10の基体の組成概要と、強度試験の結果と、低温耐酸化性の評価結果とを示す。なお、低温耐酸化性の評価結果については、各試料1〜10と同じ組成を有するヒータについての評価結果を、各試料1〜10の評価結果として示している。
C1.変形例1:
上記実施形態および実施例では、導電部22の成形材料における導電性材料は、タングステンカーバイドであったが、これに代えて、珪化モリブデンや珪化タングステン等の、任意の導電性材料を用いることができる。
上記実施形態では、ヒータ4は、グロープラグ100に用いられるセラミックヒータであったが、グロープラグ100に代えて、バーナーの着火用のヒータ、ガスセンサの加熱用ヒータ、DPF(Diesel particulate filter)に使用されるセラミックヒータであってもよい。また、セラミックヒータに限らず、任意の用途に用いられるセラミック焼結体に本発明を適用することができる。
3…中軸
4…ヒータ(セラミックヒータ)
5…絶縁部材
6…フランジ部
7…外筒
8…ピン端子
9…軸孔
10…軸孔
11…雄ねじ部
12…工具係合部
15…厚肉部
16…係合部
18…電極リング
21…基体
22…導電部
27,28…電極部
31,32…延設部
33…連結部
35…発熱部
100…グロープラグ
200…中間成形体
212,222…リード対応部
227…電極対応部
235…発熱対応部
250…後端連結部
311…先端側部位
312…後端側部位(リード部)
321…先端側部位
322…後端側部位(リード部)
335…発熱対応部
400…下金型
420…キャビティ
500…上金型
600…下金型
620…キャビティ
700…中間成形体
C1,C11,C12…軸線
Sf5…端面
Claims (4)
- 窒化珪素の結晶からなる主相と、前記主相同士の間に存在する粒界相と、を備えるセラミック焼結体であって、
前記粒界相は、RE4SiAlO8Nの結晶(但し、REは、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)から選ばれる)を含み、
X線回折チャートにおいて、前記RE 4 SiAlO 8 Nの結晶における(201)面のピーク強度をXとし、前記窒化珪素の結晶における(101)面のピーク強度をYとしたとき、X/Yが0.04以上0.4以下である、
ことを特徴とする、セラミック焼結体。 - 請求項1に記載のセラミック焼結体において、
前記粒界相は、さらに、W5Si3の結晶を含む、
ことを特徴とする、セラミック焼結体。 - 軸線方向に延設された基体と、
前記基体の内部に埋設された導電性セラミックからなる導電部と、
を有するセラミックヒータであって、
前記基体が、請求項1または請求項2に記載のセラミック焼結体で構成されている、
ことを特徴とする、セラミックヒータ。 - セラミックヒータと、該セラミックヒータを保持する金属筒体を備えるグロープラグであって、
前記セラミックヒータが、請求項3に記載のセラミックヒータである、
ことを特徴とする、グロープラグ。
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JP2016094408A JP6404854B2 (ja) | 2016-05-10 | 2016-05-10 | セラミック焼結体、セラミックヒータおよびグロープラグ |
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